扫描电压非线性的测量。方案、说明

扫描电压非线性测量。无线电电子电气工程百科全书

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作者以示波器扫描发生器为例提出的测量线性变化电压设备误差的方法也可用于评估其他类似设备的质量。

线性变化电压 (LIN) 用于多种电子设备。最清楚的是，从字面意义上讲，它表现为示波器水平偏转通道中的形成电压。

在创建了具有平面屏幕、内部无视差刻度和精确校准的 CRT 后，示波器从一种可以视觉定性评估所研究的电信号形状的设备转变为一种精确的测量设备成为可能扫频发生器。为了直接在电子管刻度上确定所研究信号的持续时间，水平扫描发生器的输出电压必须是线性且稳定的。但如果不能测量其非线性，就不可能获得线性展开电压。

以[1]中描述的扫描发生器为例考虑非线性测量方法。上图。图 1 显示了 LIN 脉冲整形器的简化图。通过改变跟随器对VT1、VT2的电压传递系数来实现扫描电压的线性化，其中KU=(R2+R3+R4)/(R3+R4)。

扫描电压非线性的测量

从公式中包含的电阻的阻值来看，它非常接近1。当电阻R2的阻值从0欧姆变化到5欧姆时，扫描电压非线性其符号和绝对值改变了十分之几百分之一。

本文讨论了几种测量方法。它们的分辨率（即可以测量的最小非线性度）达到 0,02 ... 0,04%。

在扫频发生器中，其电路如图1所示。如图XNUMX所示，LIN的形成是通过电阻Rt以恒定电流对电容器Ct充电而形成的，因此，A点和B点之间跨过其的电压降必须恒定。我们将其表示为 UR。如果将该电压施加到测量示波器的输入端，则屏幕将在第一近似值中显示一条水平直线。如果 KU 在整个 LIN 中没有变化，那么屏幕上的线将是非常直的。在扫描的非线性度为正值的情况下，屏幕上的线的右端将向下偏离 ΔUR，而向上偏离负值。一般来说，KU 不太稳定，因此，在一般情况下，扫描非线性

ε= ±(ΔUR /UR)x100[%]。

使用差分输入的示波器测量UR非常方便。不幸的是，电阻 Rt 较大时，会产生严重误差：连接在 A 点（我们将其表示为 RBX）的示波器差分级的输入电阻会分流电阻器 Rt。通常RBX的值=1MΩ。示波器差分级的另一个输入不会影响 LIN 参数，因为它在 B 点连接到中继器的低欧姆输出。

使用传统示波器可以高精度地估计非线性。测量方案如图2所示。 1. 测量时，发生器和示波器的公共电源轨及其外壳必须相互隔离。元件G4 - 用于补偿恒定分量，其安装通过调谐电阻RXNUMX进行。

扫描电压非线性的测量

这里，示波器的输入电阻与 Rt 并联，并在一定程度上缩短 LIN 脉冲，而不会引入额外的非线性。示波器外壳相对于发生器外壳的电容，以及示波器的输入电容和探头电缆 Свх 的电容也不会影响 LIN 脉冲的形成和参数。

测量非线性的另一种方法基于线性变化函数的一阶导数是恒定值的事实。这意味着，如果 LIN 整形器输出的信号通过微分 RC 电路馈送到示波器的输入，那么我们将在屏幕上看到一条水平直线（ε = 0 处）。该方法已在实践中得到应用，甚至被推荐作为大学问题集的示例[2]。然而，实际上，屏幕上显示的是不同的图像（图3）。这里U1是线性变化的电压，U2是一阶导数的期望图像，U3是真实图像。

扫描电压非线性的测量

通常使用的这种方法不适合评估所讨论的振荡器扫描的非线性度，但有一种人为的技巧可以使用它。我们来看一下图。 4、a.

扫描电压非线性的测量

校正电阻RK与电容器Ct串联，标称值约等于Rt。当RK>0时，打开钥匙S后A点的电压不会像往常一样从0开始增加，而是从UK=it·RK跳跃-。电压跳变传输到B点中继器的输出端，如图4所示。 2b. 这种人工技术的可能性受到以下事实的限制：脉冲 U10 的开始部分实际上被切断了。如果牺牲 2% 的 LIN 持续时间的信息（这是完全可以接受的（扫描电压的初始和最终部分很少使用）），则 U500 = 600 ... 1 mV。例如使用最小分度值为83mV的示波器C0,2-0,04时，该方法的分辨率达到XNUMX％。

如果不使用 RK，信号的初始部分 (10%) 在 U2= = 100 mV 时丢失。该方法的分辨率下降至±0,2%。该方法的一个有价值的特性是它可以用来测量水平通道放大器之后的扫描电压的非线性，这是其他方法无法做到的。

V. A. Bondar 和 V. A. Shaverin [6] 提出的另一种方法与前一种方法类似，根据该方案（图 5）。

扫描电压非线性的测量

电阻Rp与Rt和Ct串联，信号从中取出。打开钥匙S后，电阻Rp上出现电压跳变，如电路4a中的电阻RK上一样。电阻器 Rp 的电阻越大，信号值越大，并且该方法的分辨率似乎应该越高。然而，有一些误差源限制了它。具体地，电阻Rt与电容(Ck+Cvh)形成积分电路。脉冲Up的前沿崩溃，部分测量信号丢失。持续时间损失约 10%，幅度 Up 为 500 ... 600 mV，并且最后一种方法的分辨率相同。

文学

Dorofeev M. 示波器扫描发生器。 - 广播，1996 年，第 11 期，第 32 页34 - XNUMX。
电气和电子测量问题和练习的集合。 - M.：高中，1980 年。
Bondar VA、Shaverin VA 一种测量 LIN 发电机非线性系数的方法。 - 计量学。 1975 年，第 7 期，第 63 页。 70 - XNUMX。

作者：M. Dorofeev，莫斯科

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